KR20150023385A - 굴착장치 및 굴착장치에서 굴착 파이프 구성요소의 핸들링 하는 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

굴착장치(1)에 대해 굴착 파이프 구성요소(10)를 핸들링하는 장치(2)에서, 상기 장치는: - 암반을 부분적으로 구멍 뚫는 굴착 파이프의 부분으로 있는 제2 굴착 파이프 구성요소(12)에 나사 결합되거나 또는 나사 결합이 해제되는 제1 굴착 파이프(10)를 파지하기 위한 파지수단(9), - 굴착장치(1)에 장치를 체결하기 위한 지지수단(7), - 상기 파지수단(9)을 포함하고, 그리고 굴착 파이프 위치(D)와 적재 위치(L) 상에서 이동 가능하며, 상기 지지수단(7)에 이동 가능하게 연결되어 있는 핸들링 유닛(8); 을 포함한다. 핸들링 유닛(8)은 굴착 파이프 위치(D)에서 정렬을 허용하도록 상기 파지 수단 및 그것에 의해 상기 파지된 제1 굴착 파이프 구성요소(10)의 각도 변경에 대한 수단(17) 및 굴착 파이프 위치(D)에서 상기 제2 굴착 파이프 구성요소(12)와 결합하기 위한 보조 결합 수단을 포함한다. 본 발명은 또한 방법 및 굴착장치에 관한 것이다.

Description

굴착장치 및 굴착장치에서 굴착 파이프 구성요소의 핸들링 하는 장치 및 방법{Device and method for handling drill string components in a drill rig and drill rig}

본 발명은 굴착장치(a drill rig)에 대한 굴착 파이프 구성요소(drill string components)의 핸들링하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 상기 장치는 암반 층(a rock formation)에 부분적으로 구멍을 뚫는 굴착 파이프에 포함되는 제2 굴착 파이프 구성요소(a second drill string component)에 또는 제2 굴착 파이프 구성요소부터 장착되어지는 제1 굴착 파이프 구성요소(a first drill string component)를 파지하기 위한 파지수단(gripping means)을 포함한다. 본 발명은 또한 그런 장치를 포함하는 굴착장치에 관한 것이다.

각각 굴착 파이프에 새로운 구성요소들의 연결과 관련되는 굴착 파이프 구성요소들의 핸들링과 굴착 파이프의 풀림(loosening)은 현재 대부분 수동으로 수행되어진다. 이로써 굴착 파이프와 연결되는 새로운 굴착 파이프 구성요소가 굴착 파이프 위치(a drill string position)에 위치되고, 그래서 초기에 수동으로 장착되어지고, 그리고 굴착장치의 회전 장비(the rotator equipment)에 의해 이어서 마지막으로 장착되어진다. 역 절차가 예를 들어 드릴 비트의 교환 또는 시추 완료(completed drilling) 중에 구성요소를 분리하도록 굴착장치의 해체(dismounting) 동안에 수행되어진다.

탐사 드릴링(exploration drilling)을 위한 코어 드릴링(core drilling)이 종종 큰 깊이 및 수천 미터 이상과 같은 매우 긴 드릴 홀(very long drill holes)로 수행되어진다. 개별 굴착 파이프 구성요소, 여기서 정상 드릴 튜브(normally drill tubes)는 통상적으로 예를 들어 3미터 의 길이를 가지고 있다. 드릴 비트의 교환이 비교적 자주 수행되어져야 하기 때문에, 드릴 비트의 교환 동안에, 드릴 홀로부터 굴착 파이프를 꺼내는 것은 물론 내리는 동안에 관련되어 있는 굴착 파이프 구성요소들의 광범위한 핸들링이 요구되고 있다.

미국특허 US 6,634,443Bl이 배경 기술의 예이다. 이 문서는 굴착 파이프 구성요소들 위한 핸들링 장치를 기술하고, 굴착 파이프에 연결되는 굴착 파이프 구성요소들이 적재 위치(a loading position)와 굴착 파이프 위치(a drill string position) 사이에 전달되어진다.

본 발명은 특히 드릴 홀로 굴착 파이프를 올리고 내리는 동안 완전한 절차는 곧 오게 되는 문제가 있는 상황들을 덜 받게 만들어지고, 그것에 의해 전적으로 좀 더 효과적인 드릴링이 수행되어지게, 굴착장치에 대하여 굴착 파이프 구성요소의 좀 더 안정적이고 좀 더 효율적인 핸들링을 허용하는 상기에 따른 장치와 방법을 제공하는데 목적을 가지고 있다.

이 목적은 핸들링 유닛이 굴착 파이프 위치에서 드릴 홀에 부분적으로 들어가는 제2 굴착 파이프 구성요소와 결합시키기 위한 보조적인 결합 수단(auxiliary engagement means)을 포함하고, 상기 보조적인 결합 수단을 가진 핸들링 유닛은 상기 제2 굴착 파이프 구성요소에 의해 정의된 축 방향과 기본적으로 일치하는 상기 파지된 제1 굴착 파이프 구성요소를 안내하고 맞추기 위해 채택되어지고, 그리고 상기 핸들링 유닛은 상기 파지 수단의 각도의 변경 및 그것에 의해 상기 굴착 파이프 위치에서 상기 정렬을 할 수 있도록 하기 위하여 지지수단에 대한 상기 파지된 제1 굴착 파이프 구성요소를 위한 수단을 포함하는 상기에 따른 장치에서 얻어진다.

이로써 사실 함께 장착하는 것으로 의도된 바와 같이 수행되고, 그리고 굴착 파이프 구성요소의 민감한 장착 부분이 경사 하중(oblique loads)과 그것에 의한 손상을 불필요하게 받지 않게, 연결을 위해 의도되어진 제1 굴착 파이프 구성요소는 드릴 홀에 있는 굴착 파이프의 최상의 굴착 파이프와 실제로 맞추어 조정되어지는 효과적인 방법으로 달성되어진다.

이것은 많은 운용 사례에서 각도 편차(an angular deviation)는 드릴 홀 안쪽에 있는 굴착 파이프의 상기 최상의 굴착 파이프와 예를 들어 굴착장치의 이송 빔(a feed beam) 사이에서 일어나는 것이 나타났기 때문이다. 구성요소들 사이의 이런 부적절한 정열을 굴착장치를 잠그는 사람이 발견하기는 매우 어려울 수 있지만, 그러나 시도된 나사 결합이 실패 및/또는 굴착 파이프 구성요소의 나사산이 손상되어지는 결과로 나타날 수 있는, 이송 빔의 방향 또는 굴착장치의 어떤 다른 방향으로부터 함께 시작하는 울림(scream)의 시도는 성공하지 못하게 될 만큼 여전히 매우 중요한 것이 되어 있다. 최선의 경우에, 손상은 함께 결합하는 것이 여전히 얻어질 수 있는 것이고, 그러나 또한 경미한 손상이 굴착 파이프 구성요소의 감소된 가용수명(working life)의 결과를 낳고, 그것에 의해 불필요한 경비를 야기한다.

그래서 각도의 변경을 위한 수단과 결합하는 보조 결합 수단을 제공하는 발명에 의해, 드릴 홀에서 굴착 파이프의 최상의 굴착 파이프로 있는 제2 굴착 파이프 구성요소의 가장 바깥 영역(an outermost region)에 따라 적어도 필수적으로 또는 한마디로(in line word)로 파지된 제1 굴착 파이프 구성요소를 정렬하는 가능성이다.

본 발명을 통하여 보장된 이런 정렬에 의해, 함께 나사 결합하는 것이 용이하게 되고, 그리고 또한 굴착 파이프 구성요소에 대한 손상을 가진 상기에 언급된 문제들이 결합하려는 시도의 실패와 함께 회피되어진다.

좋은 효과를 달성하기 위하여, 제2 굴착 파이프 구성요소와 결합이 시작되어질 때 정렬이 실질적으로 수행되어지기 위해, 상기 보조 결합 수단은 서로로부터 또는 적어도 어떤 축 방향 연장을 가지고 축간 거리(an axial distance)로 떨어져 위치된 제2 굴착 파이프 구성요소의 부분들과 결합하도록 유리하게 정렬되어진다. 상기 보조 결합 수단의 변경은, 파지된 굴착 파이프 구성요소의 축 방향에 나타난 것처럼 서로로부터 떨어져 위치된 클램핑 릿지(clamping ridges)와 같은 결합 요소, 일반적으로 적어도 굴착 파이프 구성요소의 직경에 대응하고, 상기 축 방향으로 나타난, 폭을 가진 죠오(jaws)와 같이, 축 방향에 나타난 파지된 굴착 파이프 구성요소 부분 위로 연장하는 결합요소: 그룹으로부터 클램핑 표면을 갖는 적절한 하나의 단일 클램핑 수단이다. 특히 상기 보조 결합 수단은 서로부터 거리를 가지고 위치된 두 개 이상의 방향 조종이 쉬운 클램핑 수단으로 구성되는 것이 바람직하다. 이로써 정렬이 큰 적용 힘 또는 클램핑 힘을 사용하는 것 없이 높은 안정성을 가지고 얻어질 수 있게 달성되어진다.

각도의 변경을 위한 상기 수단들은 관여된 부품들 사이에서 원활히 움직임 또는 신축성 있는 움직임을 가진 연결 수단, 그리고 특히 상기 연결 수단이 두 개의 구성요소들 사이의 거리가 변경 가능하게 방사상 방향에서 원활히 움직임 또는 신축성 있는 움직임을 가지게 구성되어지는 것을 포함하고, 및/또는 관여된 부품들 사이에서 회전 방향에서 탄성을 가지고, 상기 거리가 필요하면 단순한 수단을 가지고 증가되어질 수 있는 간단한 구성을 갖는 가능성을 주는 것이 바람직하다.

이로써 관여된 부품들 사이에 바람직한 상기 원활히 움직임 또는 신축성 있는 움직임이 탄성 구성요소의 작용에 대항한다.

변경으로서, 각도의 변경을 위한 수단 지지수단과 파지수단 사이에 위치되어지고, 그리고 지지 아암의 부품들 사이에서 적어도 하나의 탄성 구성요소를 포함하는 분리된 지지 아암(a divided support arm)을 포함한다. 이 해법은 더 간단한 구성과 하나의 예가 고무 또는 플라스틱 재료의 적어도 하나의 링-형상 탄성 부싱(ring-shaped elastic bushing)으로 구성된 지지아암의 부품들 사이에 탄성 구성요소가 채용되는 것을 허용한다. 그때 각 부싱은 그것의 외부를 싸는 표면이 오목부에서 내부 표면에 대항하여 있게 하나의 지지 아암 부분에서 오목부(a recess) 삽입되어질 수 있다. 제2 지지 아암 부분에 견고하게 연결된 핀이 부싱의 내부 표면에 대항하여 놓여 있다.

상기 지지수단은 굴착 파이프 위치와 적재 위치 사이에서 핸들링 유닛을 피벗팅하기 위한 선회 모터(a swing motor)의 형태로 회전 작동장치( a rotation actuator)를 작동시키는 강성 프레임 본체(a rigid frame body)를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 보조 결합 수단과 파지 수단은 높은 정도로 정렬을 용이하게 공통 운반체(a common carrier)에 부착되어지는 것이 선호되어진다. 이 운반체는 상기 프레임 본체에 대한 각도 변경에서 상기 보조 결합 수단과 파지수단과 함께 기여한다.

상기 파지수단은 적절하게 회전 나사결합하기 위한 회전 휠을 포함하고, 상기 회전은 각 구성요소들의 함께 나사결합 또는 나사결합 분리를 위해 제어되어질 수 있다.

상기 파지수단은 상기 회전이 나사 피치 문제에 적합하게 되도록 축 방향 이동과 관련되어지게 제2 굴착 파이프 구성요소로부터 나사 결합에서 벗어나게 되거나 또는 함께 나사 결합되는 이것과 관련하여 축 방향 이동을 가진 파지된 제1 굴착 파이프 구성요소를 제공하도록 정렬되어진다.

본 발명의 일 측면에 따라, 지지수단(a support means)은 굴착장치의 이송 빔(a feed beam)과 기본적으로 평행하게 정렬된 슬라이드 빔(a slide beam)을 포함하고, 그리고 슬라이드(a slide)는 앞뒤로 구동할 수 있고, 핸들링 유닛은 이 슬라이드에 연결되어 있다. 이것은 적재 위치를 우세한 상황과 요구사항에 설정하는 가능성을 준다. 핸들링 유닛은, 굴착 파이프 위치에 평행한 위치와 수평 적재 위치 사이에서 파지된 굴착 파이프 구성요소를 핸들링 유닛으로 회전(swing)시키기 위해, 슬라이드 빔의 길이 방향 축에 수직인 평면에 위치된 회전축을 가진 회전 모터를 포함하는 각도 정렬로 상기 슬라이드에 이동가능하게 연결되는 것이 바람직하다. 이로써 적재가 용이하게 되고, 그리고 특히 자동 적재가 단순화되어, 그것에 의해 수평으로 위치된 굴착 파이프 구성요소를 가진 저장장치(a magazine)가 본 발명에 따른 굴착장치에 연결되어진다.

굴착장치에서 굴착 파이프 구성요소를 핸들링하기 위한 본 발명에 따른 방법은, 굴착 파이프 위치에서, 핸들링 유닛에 포함되어진, 보조 결합 수단이 제2 굴착 파이프 구성요소와 결합되어지고, 상기 보조 결합 수단의 파지된 제1 굴착 파이프 구성요소가 제3 굴착 파이프 구성요소의 정의된 축 방향에서 기본적으로 일지하게 제어되고 정렬되어지고, 그리고 상기 파지수단과 그것에 의해 상기 파지된 제1 굴착 파이프 구성요소가 상기 강성 프레임 본체에 대하여 각도 변경을 허용하는 것에 의해 상기 정렬이 부여되는 것과 구별되어진다.

상기에 언급된 종속된 장치 특징에 대응하는 방법 특징은 종속된 방법 청구항들에서 적절하고 선호되어진다.

본 발명에 따른 장착장치는 독창적인 핸들링 장치를 포함한다.

본 발명은 실시 예들을 배경으로 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 지금 기술되어진다.
도 1 및 도 2는 두 개의 다른 핸들링 위치에서 본 발명에 따른 장치를 갖춘 굴착장치를 나타내고 있다.
도 3은 일부 구성요소들이 명확성을 위해 제거되고 굴착 파이프 위치로 이동된 새로운 굴착 파이프 구성요소를 가진 굴착장치를 가진 도 1 및 도 2의 굴착장치이다.
도 4는 확대된 도 3에서 굴착장치의 세부 상세도이다.
도 5는 확대도 및 어떤 세부 부분이 제거된 각도의 변경을 위한 수단을 나타내고 있다.
도 6과 도 7은 대안적으로 위치된 보조 결합 수단을 가진 굴착장치를 나타내고 있다.
도 8은 독창적인 방법 순서를 예시하고 있다.
도 9는 본 발명에 따른 대안적 장치를 갖춘 굴착장치의 사시도이다.
도 10은 또 다른 사시도로 확대된 도 9에 따른 장치를 나타내고 있다.
도 11a 및 도 11b는 도 10에서 장치의 세부 상세도이다.

도 1은 Fig. 1 shows a drill rig 1 for core drilling being supported by 지지구조(a support structure)(S)에 의해 지지되는 코어 드릴링(core drilling)을 위한 굴착장치(a drill rig)(1)를 도시하고 있고, 상기 굴착장치는 보통 이송 빔(a feed beam)(3), 앞뒤로 구동가능하게 있는 캐리지(a carriage)(5)를 갖추고, 그리고 상부 제2 굴착 파이프 구성요소(an upper second drill string component)(12)와 하부 굴착 파이프 홀더(a lower drill string holder)(6)를 가지 굴착 파이프를 구동 및 회전시키기 위한 로터를 가지고 있다.

도면 번호 7은 굴착장치에 굴착 파이프 구성요소(핸들링 장치로 명명된)를 핸들링하기 위한 장치(2)를 체결(fastening)하기 위한 프레임 본체(a frame body)를 포한하는 지지수단(a supporting means)을 표시한다. 연결 빔(7', 7")이 이송 빔(3)의 상부 및 하부 단부의 영역에서 지지수단(7)을 체결하기 위해 정렬되어진다.

도시된 예에서 지지수단(7)은 회동장치(a swing device)가 정렬되고, 결국 회동 모터(a swing motor)(13)와 회동 축(a swing shaft)(14)을 포함하는 관상 본체(a tubular body)를 포함한다. 회동 축은 회동 축(14)을 위한 회동 베어링을 가진 체결 이어(fastening ears)의 도움으로 지지수단(7)에 연결되러진다. 지지수단인 관-형상 본체는 이송 빔의 옆으로 및 (중심축과) 평행하게 정렬되어진다.

핸들링 장치(2)는 저장장치(a magazine)에서 그 다음을 위치시키기 위해 굴착장치로부터 벗어나거나 또는 굴착 파이프 위치(D)로 들어가게 되는 제1 굴착 파이프 구성요소(a first drill string component)(10)를 파지하기 위해(포괄적으로 도면번호 9로 표시된) 파지수단을 포함한다.

도면 번호 29는 적재 위치(L)로 명명된, 도 1에 도시된 위치에서 제1 굴착 파이프 구성요소(10)를 위치시키는 동안에 지지 및 도움을 위해 지지수단(7)의 상부 영역에 견고하게 적용되는 지지부에 관한 것이다.

핸들링 장치(2)는 그것의 가장 바깥 부분에서, 굴착 파이프 위치(D)에서 암반에 구멍 뚫는 굴착 파이프에서 최상에 있고, 아래에서 설명되어지는 방법에서 로터(4)로부터 어느 정도 돌출하는, 제2 굴착 파이프 구성요소(a second drill string component)(12)와 결합하도록 고려된 보조 결합 수단(포괄적으로 도면 번호 11로 표시된)을 또한 포함한다.

도 2에서 굴착장치(1)가 제2 위치에서 핸들링 장치(2)와 도시되어 있고, 제1 굴착 파이프 구성요소(10)는 굴착 파이프 위치(D)에 있고, 이것은 굴착 파이프에서 최상에 있는 제1 굴착 파이프 구성요소(10)는 물론 제2 굴착 파이프 구성요소(12)가 굴착 파이프 위치(D)에 있을 때 위치에 있다. 이 위치에서, 보조 결합 수단(포괄적으로 도면 번호 11로 표시된)은 지금 제2 굴착 파이프 구성요소(12)와 결합하게 된다.

도면에 나타난 바와 같이, 현재 굴착 파이프에서 가장 바깥에 있는 도면 번호 11'로 명명된, 최상의, 제1 보조 결합 수단이 로터(4)로부터 돌출하는 제2 굴착 파이프 구성요소(12)의 부분과 결합하는 것이 도시되어 있다. 도면 번호 11"는 로터(4)와 하부 홀더(6) 사이의 공간에서 제2 굴착 파이프 구성요소(12)와 결합하기 위해 위치된, 제2 보조 결합 수단을 표시한다. 보조 결합 수단(11', 11")의 활동 동안에, 여기에서 관형으로 도시된, 핸들링 유닛(a handling unit)(8)을 위한 길이 방향, 홀더의 정렬이 적극적으로 얻어지고, 핸들링 유닛은 홀더와 보조 결합 수단(11', 11") 뿐만 아니라 또한 파지수단(9)을 포함하고, 이 실시 예에서, 파지된 굴착 파이프 구성요소의 축 방향에 나타난 바와 같이 서로로부터 떨어져 위치되는 두 개의 파지수단(9', 9")을 포함한다. 파지수단(9', 9")이 여전히 제1 굴착 파이프 구성요소(10)와 결합하고 있기 때문에 굴착 파이프 구성요소(10, 12)의 상기 상호 정열은 이로써 시작되어진다.

이것이 가능하도록 하기 위하여, 아래에 분명하게 나타나는 방법에서 파지수단과 보조 결합 수단, 그리고 지지수단(7)을 지탱하고 직접적으로 협력하는 핸들링 유닛(8)의 홀더들 사이에 있는 부분의 탄성이 핸들링 장치(2)에 존재한다.

보조 결합 수단(11', 11")을 작동시키는 것은 그것에 의해 차후의 나사결합 작업을 위해 제2 굴착 파이프 구성요소(12)와 제1 굴착 파이프 구성요소(10)의 적절한 정렬(an appropriate alignment)을 제공하는 것이다.

도 3은 굴착장치(1)의 지지구조(S)에 기본적으로 평행한 위치에서 이송 빔을 가진 굴착장치를 도시하고 있고, 명확성을 위해 로터와 다른 구성요소는 참조 번호 4에서 비연속 화살표(an interrupted arrow)로 표시되어 있는 위치로부터 보조 결합 수단(11', 11") 사이의 위치로부터 제거되어 있다.

두 개의 분리된 파지수단(9', 9")을 포함하도록 대안으로서 파지수단(9)은 안정성이 유지되어지게 파지된 굴착 파이프 구성요소의 축 방향에서 나타난 충분한 연장부를 갖는 하나의 단일 클램핑 및 홀더 장치(도시되지 않음)일 수 있다. 그러한 클램핑 및 홀더 장치는 그런 파지수단으로부터 거리를 가지고 정렬된 파지된 굴착 파이프 구성요소를 위해 적어도 하나의 지지부와 적절하게 결합되어 있다.

도 4는 파지수단(9', 9")과 보조 결합 수단(11', 11")의 영역을 좀 더 상세히 도시하고 있다. 각 파지수단(9', 9")은 각 유압 실린더의 도움으로 개방과 닫음을 위해 방향조정 가능한 고정 죠오(a rigid jaw)와 이동 죠오(a movable jaw)를 포함하는 것이 분명하다. 각 죠오의 가장 바깥에 회전 롤러(이동 죠오에는 도시되지 않음)가 있고, 그리고 각 파지수단 안쪽에는 또한 각각 회전 휠(a rotation wheel)(18', 18")이 있고, 이들은 각 회전 모터(19', 19")에 의해 회전하게 구동되어진다.

각 파지수단(9', 9")의 제1 죠오의 닫힘 위치에서, 제1 굴착 파이프 구성요소(10)는 각 파지수단, 즉 죠오의 가장 바깥 회전 휠과 회전 휠에 대해, 3 지점에 놓인다. 이는 상기 굴착 파이프 구성요소(10)가 제2 굴착 파이프 구성요소(12)에 대하여 제1 굴착 파이프 구성요소의 나사 결합 및 분리의 목적을 위해 회전 모터(19', 19")의 시작 동안에 회전되는 결과가 된다.

또한, 파지수단(9', 9")이 보조 결합 수단(11', 11")에 대해 축 방향으로 이동가능하게 이동되어진다. 파지수단(9', 9")은 슬리브(a sleeve)(20) 위의 홀더 축(a holder shaft)(16)에 대해 축 방향으로 이동가능하게 부착되어 있다. 이 홀더 축(16)은 핸들링 유닛(8)을 위해 상기 언급된 관형 홀더를 포함한다.

도면 번호 17은 홀더 축(16)과 회전 축(14) 사이에 정렬된 각도 변경을 위한 포괄적인 수단을 표시한다.

파지수단(9', 9")이 핸들링 장치(2)의 중간 축(15)을 포함하고, 유지 축에 평행하게 연장하는 부가 지주(an additional strut)에서 각각 축 방향으로 이동 가능한 보조 슬리브 위에 또한 지지되어진다. 전적으로, 파지수단(9', 9")은 보조 결합 수단에 대해 평행하게 배치되고, 변위 이동은 유압 실린더(79)에 의해 만들어진다. 또한 보조 결합 수단(11', 11")의 각 하나는 고정 및 이동 죠오를 포함하고, 이동 죠오는 유압 실린더에 의해 조정가능하게 있다. 보조 결합 수단은 파지수단과 대조적으로 어떤 회전 롤러들을 포함하지 않는다.

보조 결합 수단(11', 11")과 파지수단(9', 9")의 회동 축(14)과 홀더 축(16) 사이에 그래서 중간 축(15)이 위치되어 있고, 도시된 실시 예에서, 서로로부터 축간 거리로 떨어져 위치된 회동 아암(swing arms)(23) 위에 홀더 축(15)에 확실하게 연결되어 있다. 중간 축(15)은 회동 아암(14)에 견고하게 연결되어 있는 각 회동 이어(a respective swing ear)(21)에 의해 지지되는, 여기는 유연성 허브(flex hub)(22)로 명명된, 두 개의 축 방향으로 분리된 탄성 유연성 허브(two axially separated resilient yielding hubs)를 통하여 연장한다. 상기 유연성 허브(22)는 허브의 본체에 대해 중간 축(15)의 방사상 유연성을 허용하고, 중간 축(15)과 회동 축(14) 사이에서 각도 이탈(angular deviation)을 허용하고, 그리고 그것에 의해 각각 보조 결합 수단, 보조 결합 수단, 그리고 지지수단(7)과 그것에 의해 굴착장치의 이송 빔 사이에서 유연성을 허용한다.

방사상 유연성(a radial yieldingness) 외에, 유연성 허브(22)는 또한 홀더 축(16)과 중간 축(15) 사이에 체결되어지게 채택된 스프링 수단(하나가 도시되고, 그리고 도 5에 도면 번호 25로 표시됨)에 작용에 대항하여 있는 회전 유연성(a rotational yield)을 허용하고, 상기 스프링 수단은 증가된 명확성을 위해 도 4에 제거되어 있다.

도 5는 각도 변경을 위한 수단의 구성을 보다 상세히 도시하고 있고, 유연성 허브(a flex hub)(22)는 이 섹션에서 홀더 축(16)이 회동 축(14)에 대하여 일정 거리로 배치되는 것을 얻기 위해 방사상 유연성을 허용하는 외부 베어링 슬리브(an outer bearing sleeve) 내에서 주변에 분포된 방사상 스프링 수단(28) 위에 지탱되는 내부 베어링 슬리브(an inner bearing sleeve)(27)로 지지되어지는 것을 이해해야 한다. 유연성 허브(22)에 대하여 중간 축(15)의 회전은 스프링 수단(25)의 작용에 대항하고, 홀더 축(16)과 회동 축(14) 사이의 중심 거리는 또한 변경되어질 수 있다.

본 발명은 아래의 청구항들의 범위 내에서 수정될 수 있다. 그래서 파지수단 뿐만 아니라 보조 결합 수단이 구성되거나 그렇지 않거나, 그리고 또한 다른 방법으로 각 굴착 파이프 구성요소를 결합하도록 정렬되어진다. 상기에 나타난 것처럼, 상기 보조 결합 수단은 서로로부터 떨어진 두 개 이상의 작동 가능한 클램핑 수단인 것이 선호되어진다. 그러나 일부 또는 모든 보조 결합 수단이, 예를 들어, 파지된 제1 굴착 파이프 구성요소가 적절하게 일렬로 조정되고 함께 안전한 나사결합이 달성될 수 있게 굴착 파이프 구성요소의 방향에서 핸들링 유닛을 가압할 때, 논의되고 있는 굴착 파이프 구성요소와 정렬 및 굴착 파이프 구성요소와 결합을 안내하기 위한 안내 오목부를 가진 구성요소의 형태에서 클램핑 기능들이 없는 안내 수단으로 있는 것이 제외되지 않는다. 그런 안내 오목부는 U-형상, V-형상, L-형상 등을 가질 수 있다.

본 발명은 드릴 튜브로 있는 굴착 파이프 구성요소를 가진 코어 드릴링의 배경으로 기술되었으나, 그러나 본 발명은 굴착 파이프가 나사산이 있는 굴착 파이프 구성요소로 구성되는 다른 타입의 드릴링에 또한 적용가능하다는 것에 주목하여야 한다. 리프팅 플러그(lifting plugs)와 다양한 다른 구성요소와 같이, 굴착 파이프의 부품으로 있는 다른 타입의 굴착 파이프 구성요소가 또한 독창적인 장치에 의해 다루어질 수 있다.

보조 결합 수단의 다르게 위치시키는 예가 도 6에 주어져 있고, 도면에서 하부 또는 앞쪽 보조 결합 수단이 하부 홀더(6)의 전면에 제2 굴착 파이프 구성요소와 결합하기 위해 위치되고, 반면에 도 7에서 앞쪽 또는 도면에서 하부에 로터(4)로부터 더 작은 거리로 보조 결합 수단(11")을 위치시키고, 그러나 로터(4)로부터 돌출하는 제2 굴착 파이프 구성요소(12)에 상부 보조 결합 수단(11')에 인접하여 위치시키는 것이 도시되어 있다. 도 1, 2 등에서 하나에 대하여, 도 6 및 7에 따른 배열의 이점은 로터가 홀더(6)까지 구동되어지기 때문에 더 깊은 드릴링이 이들 경우에 허용되어진다.

또한 다른 변경은 문제가 될 수 있고, 보조 결합 수단(11', 11")은 적절한 정렬을 가지게 되는 제2 굴착 파이프 구성요소(12)와 서로로부터 그런 큰 거리에서 결합을 위해 정렬되는 것이 필수적이다. 더구나, 제2 굴착 파이프 구성요소의 실제 방향(a real direction)과 일렬로 조정하도록 상기에 따른 방향수정(a redirection)이 얻어지게, 굴착장치에 대하여 파지장치로 각각 보조 결합 수단을 운반하는 핸들링 장치(2)의 부분의 연결에서 유연성(a flexibility)이 있는 것이 물론 필수적이다.

도 8은 방법 순서를 도표로 예시하고 있고, 위치(position) 30은 순서의 시작을 나타낸다.

위치 31은 굴착 파이프의 부분으로 있고 암반에 부분적으로 구멍을 뚫는 제2 굴착 파이프 구성요소로 함께 나사 결합되는 제1 굴착 파이프 구성요소의 파지수단에 의해 파지하는 것을 나타내고 있다.

위치 32는 굴착 파이프 위치(D)에 상기 파지수단을 포함하고, 지지수단에 이동 가능하게 연결되어 있는 핸들링 유닛(a handling unit)을 조정하는 것을 나타내고, 파지된 제1 굴착 파이프 구성요소는 적재 위치(a loading position)(L)로부터 상기 제2 굴착 파이프 구성요소와 함께 나사결합하기 위해 위치되어지고, 굴착 파이프 구성요소는 상기 파지수단으로 이동되어질 수 있다. 핸들링 유닛이 회동 장치(a swinging device) 위에서 지지수단에 이동 가능하게 연결되어지는 것이 선호되어진다. 이것은 핸들링 유닛에 회동 이동을 제공하기 위한 회동 구동 아암(swing drive arms)에 정렬되고, 상기 지지수단에 의해 지지되는 회동 모터로 구성되는 것이 바람직하다. 그러나 이들 구성요소들 사이에서 다른 상대적 이동이 배제되는 것은 아니다.

위치 33은 굴착 파이프 위치에 핸들링 유닛의 부분으로 있는 보조 결합 수단이 제2 굴착 파이프 구성요소와 결합하도록 이동되는 것을 나타내고 있다.

위치 34는 보조 결합 수단에 의해 파지되어지는 제1 굴착 파이프 구성요소가 제2 굴착 파이프 구성요소에 의해 정의된 축 방향과 기본적으로 일치되도록 안내되고 조정되어지는 것을 나타내고 있다.

위치 35는 파지수단과 그것에 의해 파지된 제1 굴착 파이프 구성요소는 지지수단에 대해 각도 변경을 허용하는 것에 의해 상기 정렬이 허용되는 것을 나타내고 있다.

위치 36은 순서의 마지막을 나타내고 있다.

위치 33-35 단계는 중첩하고 있다.

나사 구동(thread driving), 조임(tightening) 등과 같은 또 다른 단계들이 본 발명에 따른 핸들링 장치의 실제 사용에서 수행되어진다. 대응하는 순서는 굴착장치로부터 굴착 파이프 구성요소들을 제거하기 위해 적용할 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 대안적인 장치가 설비된 굴착장치(1)의 사시도이다.

도 10에 더 분명하게 있는 본 발명의 이러한 측면에 따라, 지지수단(7)은 앞뒤로 구동 가능한 슬라이드(a slide)(38)를 가지고 굴착장치의 이송 빔(3)과 기본적으로 평행하게 있는 슬라이드 빔(a slide beam)(37)을 포함한다. 이것은 광범위한 상황과 요구사항으로 적재 위치를 조정할 수 있는 가능성을 부여한다.

핸들링 유닛(8)은 굴착 파이프 위치와 평행한 위치와 수평 적재 위치(도시되지 않음) 사이에서 파지된 굴착 파이프 구성요소로 핸들링 유닛을 회전시키기 위해, 슬라이드 빔(37)의 길이 방향 축(a longitudinal axis)에 직각인 평면으로 연장하고 있는 회전 축(40)(도 10)을 가진 회전 모터(39)(도 10에 따라 이 실시 예에 도시됨)를 포함하는 각도 조정 정렬 위에서 상기 슬라이드(38)에 이동가능하게 연결되어 있다. 이로써 적재는 용이하게 되고, 그리고 특히 자동 적재가 단순화되고, 수평으로 위치된 굴착 파이프 구성요소를 가진 하나의 저장장치(도시되지 않음)가 본 발명에 따른 굴착장치에 연결되어 있다. 회전 모터(39)는 슬라이드 빔(37)의 길이 방향 축에 직각인 평면에 회전 축(40)을 유지하는 도 9 및 10에 도시된 것보다 슬라이드에 대하여 다르게 향할 수 있다.

도 10은 이동 죠오(a movable jaw)(41')와 고정 죠오(a rigid jaw 41")를 가진 하나의 단일 클램핑 수단의 형태로 보조 결합 수단(11)의 변경을 도시하고 있다. 죠오에 파지된 굴착 파이프 구성요소의 축 방향에 보이는 것처럼 서로로부터 떨어져 위치된 클램핑 릿지(clamping ridges)(42) (가동 죠오(41')로 도시됨)로 구성되는 클램핑 표면이 정렬되어 있다.

도 9 및 10에서 복수의 구성요소들은, 이해를 위해 참고 될 수 있는, 도 1-7에서 상기 기재된 대응하는 구성요소들에 기본적으로 대응한다. 굴착 파이프 위치와 적재 위치 사이에서 핸들링 유닛(8)을 회동시키기 위한 회전 작동장치(a rotational actuator)는 도면 번호 13(도 9)으로 표시된다.

도 11(a), (b), (c) 및 (d)는 각도 변경에 대한 상기 수단들을 좀 더 상세히 도시하고 있고, 지지수단(7) 및 파지수단 뿐만 아니라 보조 지지 아암(an auxiliary support arm)(48)(또한 도 9 참조) 사이에 위치된 분리된 지지 아암(a divided support arm)(43)을 포함한다. 지지 아암(43)은 지지 아암(43)의 부품(44, 45)들 사이에 위치된 두 개의 탄성 구성요소를 이 실시 예에서 포함한다. 지지 아암의 부품들 사이의 탄성 구성요소들은 여기서 외부 및 내부 금속 링 사이에서 고무 또는 플라스틱 재료의 두 개의 링-형상 탄성 부싱(two ring-shaped elastic bushings)(46)을 포함한다. 각 부싱(46)은 그것의 외부 외피 표면이 오목부에서 내부 표면에 놓이게 하나의 지지 아암 부품(44)에서 오목부로 삽입되어진다. 부싱의 내부 표면에 나사 형태로 핀(47)이 놓이고, 제2 지지 아암 부품(45)에 견고하게 연결되어지고, 이 경우에 제1 지지 아암 부품을 둘러싸는 두 개의 체결 이어(two fastening ears)(45')가 구성되어진다.

제1 지지 아암 부품(45)은 도 4에 따른 실시 예에서 홀더 축(16)과 중간 축(15)에 대응하는 적절한 관현 평행 지주(tubular parallel struts)(49, 50)의 제1 단부와 견고하게 연결되어진다. 십자 지주(a cross strut)(51)는 평행 지주(49, 50)의 제2 단부에 견고하게 연결되어 있다. 십자 지주는 평행 지주(49, 50)와 제2 지지 아암 부품(45)과 함께 강성의, 기본적으로는 사각형 프레임을 형성한다. 안내 핀(52)이 안내 오목부(a guiding recess)(3)와 함께, 여기서 보조 지지 아암(48)에 원형 홀(a circular hole)의 형태로, 각도 변경에 대한 상기 수단의 작동 및 유연성 한계(play and flex limitation)를 위한 배열을 형성하기 위한 십자 지주(51)에 정렬되어진다. 도면 번호 54는 상기 작동 및 유연성 한계를 제어하기 위한 탄성 수단을 나타내고 있다. 도시된 예에서, 탄성 수단(54)은 안내 핀과 보조 지지 수단 사이에서 작동하고, 여기서는 원뿔형 스프링(a conical spring)으로 구성된다. 작동 및 유연성 한계를 제어하기 위한 대안적인 탄성 수단이 예상될 수 있고, 그리고 십자 지주(51)와 보조 지지 아암(48) 사이에 삽입될 수 있다.

도면 번호 79는 상기 도 4와 관련하여 설명된 것에 대응하는 이들 구성요소들의 축 방향 이동을 얻도록 하기 위하여, 각각 파지수단(9, 9', 9")의 변위를 위한 도 4를 참조하여 기술된 것에 대응하는 방법으로 작동하는 실린더를 나타내고 있다.

1: 굴착장치
2: 핸들링하는 장치
3: 이송 빔(a feed beam)
6: 굴착 파이프 홀더
7: 지지수단
7', 7": 연결 빔
8: 핸들링 유닛
9', 9"): 파지수단
10: 제1 굴착 파이프 구성요소
11, 11', 11": 보조 결합 수단
12; 제2 굴착 파이프 구성요소
13: 회동 모터(a swing motor)
14: 회동 축(a swing shaft)
16: 홀더 축
22: 유연성 허브
25: 스프링 수단
37: 슬라이드 빔(a slide beam)
38: 슬라이드(a slide)
D: 굴착 파이프 위치
L: 적재 위치
S: 운반체 유닛

Claims (21)

1. 굴착장치(1)에 대해 굴착 파이프 구성요소(10)를 핸들링하는 장치(2)에서, 상기 장치는:
   - 암반을 부분적으로 구멍 뚫는 굴착 파이프의 부분으로 있는 제2 굴착 파이프 구성요소(12)에 나사 결합되거나 또는 나사 결합이 해제되는 제1 굴착 파이프(10)를 파지하기 위한 파지수단(9),
   - 굴착장치(1)에 굴착 파이프 구성요소를 핸들링하는 장치를 체결하기 위한 지지수단(7),
   - 파지수단(8)을 포함하고, 그리고 굴착 파이프 위치(D) 사이에서 이동 가능하고, 파지된 제1 굴착 파이프 구성요소(10)는 제2 굴착 파이프 구성요소(12) 및 적재 위치(l)로 나사 결합 및 나사결합 해제를 위해 위치되고, 굴착 파이프는 파지수단으로 이동되거나 파지수단으로부터 제거되게, 지지수단(7)에 이동 가능하게 연결되어 있는 핸들링 유닛(8),
   을 포함하고,
   -상기 핸들링 유닛(8)은 상기 굴착 파이프 위치(D)에서 상기 제2 굴착 파이프 구성요소(12)와 결합하기 위한 보조 결합 수단(11, 11', 11")을 포함하고, 그리고
   - 상기 핸들링 유닛(8)은 상기 파지수단 및 그것에 의해 상기 굴착 파이프 위치(D)에서 상기 정렬을 허용하도록 상기 지지수단(7)에 대해 상기 파지된 제1 굴착 파이프 구성요소(10)의 각도 변경을 위한 수단(17)을 포함하는 것을 특징으로 하는 굴착 파이프 구성요소를 핸들링하는 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 보조 결합 수단(11, 11', 11")은 서로로부터 축간 거리로 떨어져 위치되어 있는 제2 굴착 파이프 구성요소(12)와 결합하도록 맞추어져 있는 것을 특징으로 하는 굴착 파이프 구성요소를 핸들링하는 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 보조 결합 수단(11, 11', 11")은 파지된 굴착 파이프 구성요소(10)의 축 방향으로 나타난 것처럼 서로로부터 떨어져 위치된 결합 구성요소; 축 방향으로 나타난, 파지된 굴착 파이프 구성요소(10)의 부분 위로 연장하는 결합 구성요소; 의 그룹으로부터 클램핑 표면을 가지는 클램핑 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 굴착 파이프 구성요소를 핸들링하는 장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 보조 결합 수단(11, 11', 11")은 서로로부터 떨어져 위치된 두 개 이상의 작동 가능한 클램핑 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 굴착 파이프 구성요소를 핸들링하는 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   각도 변경을 위한 수단(17)이 부품 그들 사이에서 작동 또는 유연성을 가진 연결 수단(22)을 포함하는 것을 특징으로 하는 굴착 파이프 구성요소를 핸들링하는 장치.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 연결 수단은 그들 부품들 사이의 방사상 방향에서 작동 또는 유연성 및/또는 회전 방향에서 유연성을 가지고 형성되는 것을 특징으로 하는 굴착 파이프 구성요소를 핸들링하는 장치.
7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
   상기 작동 또는 유연성 및 유연성은 탄성 구성요소 또는 구성요소들의 작동에 대해 맞추어져 있는 것을 특징으로 하는 굴착 파이프 구성요소를 핸들링하는 장치.
8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   각도 변경을 위한 수단(17)은 상기 지지수단과 파지수단 사이에 위치되고, 지지 아암의 부품들 사이에 적어도 하나의 탄성 구성요소를 포함하는 분리된 지지 아암을 포함하는 것을 특징으로 하는 굴착 파이프 구성요소를 핸들링하는 장치.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 지지수단(7)은 상기 굴착 파이프 위치(D)와 적재 위치(L) 사이에서 상기 핸들링 유닛(8)을 회동하기 위한 회전 작동장치(13)를 지탱하는 강체 본체를 포함하는 것을 특징으로 하는 굴착 파이프 구성요소를 핸들링하는 장치.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보조 결합 수단(11, 11', 11")과 파지수단(9, 9 ',9")은 공통 운반체에 체결되는 특징으로 하는 굴착 파이프 구성요소를 핸들링하는 장치.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파지수단(9, 9 ',9")은 나사 결합 회전을 위한 회전 롤러(18 ',18")를 포함하는 특징으로 하는 굴착 파이프 구성요소를 핸들링하는 장치.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 파지수단(9, 9 ',9")이 제2 굴착 파이프 구성요소(12)와 나사 결합되거나 또는 나사 결합 해제되게 이와 관련되는 파지된 제1 굴착 파이프 구성요소(10)를 축 방향 이동으로 제공하도록 정렬되는 것을 특징으로 하는 굴착 파이프 구성요소를 핸들링하는 장치.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지수단(7)은 굴착장치의 이송 빔과 기본적으로 평행하게 있는 슬라이드 빔을 포함하고, 그리고 슬라이드는 앞뒤로 구동 가능하고, 핸들링 유닛(8)은 상기 슬라이드에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 굴착 파이프 구성요소를 핸들링하는 장치.
14. 제 13 항에 있어서,
    굴착 파이프 위치(D)와 평행한 위치와 수평 적재 위치(L) 사이에서 파지된 굴착 파이프 구성요소를 핸들링 유닛(8)로 회동하기 위한 슬라이드 빔의 길이 방향 축에 수직인 평면에 배치된 회동 축을 가진 회동 모터를 포함하고, 각도 정렬로 상기 슬라이드에 이동 가능하게 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 굴착 파이프 구성요소를 핸들링하는 장치.
15. 굴착장치에서 굴착 파이프 구성요소들을 핸들링하는 방법에서,
    상기 방법은:
    - 파지수단(9)에 의해, 암반을 부분적으로 구멍 뚫는 굴착 파이프의 부분으로 있는 제2 굴착 파이프 구성요소(12)에 나사 결합되거나 또는 나사 결합이 해제되는 제1 굴착 파이프(10)를 파지하는 단계,
    - 지지수단에 이동 가능하고, 그리고 굴착 파이프 위치(D) 사이에 상기 파지수단을 포함하고, 파지된 제1 굴착 파이프 구성요소(10)가 상기 제2 굴착 파이프 구성요소(12) 및 적재 위치(L)로 나사 결합 및 나사 결합 해제되기 위해 위치되고, 굴착 파이프 구성요소가 상기 파지수단으로 이동하거나 또는 파지수단으로부터 해제되게, 연결되는 핸들링 유닛(8)을 조정하는 단계,
    를 포함하고,
    - 상기 핸들링 유닛에 포함된 보조 결합 수단(11, 11', 11")은 굴착 파이프 위치에서 상기 제2 굴착 파이프 구성요소(12)와 결합도록 이동되고,
    - 상기 보조 결합 수단을 통하여 상기 파지된 제1 굴착 파이프 구성요소(10)가 상기 제2 굴착 파이프 구성요소에 의해 정의된 축 방향과 기본적으로 일치하게 안내되어 정렬되고, 그리고
    - 상기 파지수단과 그것에 의해 상기 파지된 제1 굴착 파이프 구성요소는 상기 지지수단에 대해 각도 변경을 허용하는 것을 통하여 상기 정렬이 허용되는 것을 특징으로 하는 굴착 파이프 구성요소를 핸들링하는 방법.
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 보조 결합 수단(11, 11', 11")은 서로로부터 축간 거리로 떨어져 위치된 제2 굴착 파이프 구성요소(12)의 부분들과 결합시키는 것을 특징으로 하는 굴착 파이프 구성요소를 핸들링하는 방법.
17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    관련된 부품 사이에서 작동 또는 유연성 또는 유연성은 각도의 변경을 허용하는 상기 수단으로 있는, 지지 아암의 부품들 사이에서 적어도 하나의 탄성 구성요소를 포함하고, 상기 지지수단과 파지수단 사이에 위치된 연결 수단(22)과 분리된 지지 수단의 어느 하나를 통하여 제공되는 것을 특징으로 하는 굴착 파이프 구성요소를 핸들링하는 방법.
18. 제 17 항에 있어서,
    부품들 사이에서 작동 또는 유연성 및 유연성은 탄성 구성요소 또는 구성요소들의 작용에 대항하는 것을 특징으로 하는 굴착 파이프 구성요소를 핸들링하는 방법.
19. 제 15 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 핸들링 유닛(18)은 회전 작동장치(13)에 의해 상기 굴착 파이프 위치(D)와 적재 위치(L) 사이에서 회동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 굴착 파이프 구성요소를 핸들링하는 방법.
20. 제 15 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    파지된 제1 굴착 파이프 구성요소(10)는 제2 굴착 파이프 구성요소(12)와 나사 결합되거나 또는 나사 결합 해제되게 이와 관련되어 나사결합하게 회전되어 축 방향 이동을 제공하는 것을 특징으로 하는 굴착 파이프 구성요소를 핸들링하는 방법.
21. 운반체 유닛(S), 이송 빔(3) 및 이송 빔에 앞뒤로 이동 가능한 굴착 파이프 구동 장치(4)를 포함하는 굴착장치는, 청구항 1 내지 14의 어느 한 항에 따른 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 굴착장치.
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    

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